袋式除尘器的设计

1、大气污染控制工程课程设计学院：水利与环境学院专业：环境工程指导老师：苏青青姓名：沈伟航三峡大学课程设计任务书2012年春季学期课题名称30MVB组燃煤锅炉袋式除尘器的选型设计指导教师甘主主 办冃冃学生姓名院别水利与环境学院专业环境工程班级课题概述：袋式除尘器是控制粉尘污染应用最广的设备， 其运行过程是以过滤-清灰- 再过滤的程序进行的，要保证袋式 除尘器长期稳定运行，关键是清灰技术和 滤料特性。本设计要求依据锅炉的型号规格、煤种等工艺条件及排放标准的要 求，对30MW机组燃煤锅炉袋式除尘器进行了选型，并对袋式除尘器的性能和 结构进行设计计算；通过合理选择滤料、均匀布气、及时清灰等措施，提高袋

2、式除尘器的效率，有效降低袋式除尘的压力损失。原始资料及主要参数：1.原始资料某电厂对30MW机组进行袋式除尘改造。设计要求标准状态下袋式除尘器烟气排放浓度 50mgm除尘效率99%漏 风率 2%（1）设计参数额定蒸发量为75th,煤的成分见表6-13.收到基地位发热量为20350KJKg°煤的组成成分单位%CHONSAW52.573.257.891.010.8326.817.64(3)烟气性质最大烟气量185900mVh;烟气最高温度150C,；烟气最大含尘量15gm3; 烟气露点温度100C ;烟气压力约3000PCb(4) 烟尘性质灰尘的成分、粒径分布分别见表灰尘成分单位%SQA

3、LQFe2C3MgCCaCK2CNaCP2QTiC2SQ49.7141.272.920.593.350.180.080.241.120.54粉尘粒径分布灰尘粒度/um<55-1010-2020-3030-4747-606-74>74分布/%6.413.922.915.316.46.45.313.4(5)气象条件年平均大气压力101.27kPa ;最低温度平均值1.9 C；最高温度平均值36.3 C；冬季室外风速平均值2.4ms;夏季室外风速平均值1.8ms;海拔 高度 6.6m。2.设计依据火电厂大气污染排放标准(GB13223-2003 ;锅炉大气污染排放标准(GB13271-2

4、001;火电厂烟气排放连续监测技术规范(HJ/T75-2001 );袋式除尘器性能测试方法(GB12138-89袋式除尘器用滤袋框架技术条件(JB/T 5917-2006 )袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件(GB12625-2007脉冲喷出类袋式除尘器技术条件(JB/T 8532-1997 )袋式除尘器安装技术要求及验收规范(JB/T 8471-1996 )参考资料：1 郝吉明，马广大等编着大气污染控制工程，北京：高等教育出版 社.20022 NOel de NeVerS主编.大气污染控制工程（影印版）（第2版）.北 京：清华大学出版社.20003 刘景良 主编.大气污染控制工程，北京：中国轻工

5、业出版社.20024 粱丽明，彭林 着.城市大气有机物污染，北京：煤炭工业出版社.20005 赵毅，李守信主编.有害气体控制工程，北京：化学工业出版社.20016 林肇信主编.大气污染控制工程北京：高等教育出版社.1991设计成果要求：设计报告的重点是对设计计算成果的说明和合理性分析以及其它有关问 题讨论。设计报告要力求文字通顺、简明扼要，图表要清楚整齐，每个图、表 都要有名称和编号，并与说明书中内容一致，最后成果及图表要字体工整，合 订时，说明书在前，附表和附图分别集中，依次放在后面。通过课程设计应使学生具有初步的综合运用知识的能力；收集资料和使用 技术资料的能力；方案比较分析、论证的能力；

6、设计计算的能力等。课程设计说明书内容完整、计算准确、论述简洁、文理通顺、装订整齐。课程设计图纸应能较好地表达设计意图，图面布局合理、正确清晰、符合 制图标准及有关规定。每个学生应完成设计图纸3张A3图纸（全图、正视图、剖视图），设计计 算说明书一份，说明书内容应包括：参数计算，结构设计。进度起止日期要求完成的内容及质量计划 安 排本设计米用 分散与集中结合 的方法。分散：任务书在理 论课程进行的同 时下达，学生在平 时即可进行相应 的基础资料的收 集。设计进度安排1. 设计内容：根据所给的课题收集相应的设计资料；进行设计参数计算及合理性分析；对设计的内容进行画图；图表要清楚整齐，每个图、 表都

7、要有名称和编号（4）对现有的收集路线进行评价，并提出合理的建议2. 质量要求：说明书与计算书：说明书和计算书的章节应一致。图纸： 图面布局合理、正确清晰、符合制图标准及有 关规定。 图中应注明图名和比例；文字用仿宋体书写； 图例的表示方法应符合一般规定和标准；图纸应清洁 美观；线条粗细应主次分明。 说明书内容完整、计算准确、论述简洁、文理 通顺、装订整齐。审核（系主任）批准（院长）目录一、项目概况1.1袋式除尘器工作原理1.2袋式除尘器的基本特点1.3袋式除尘器分类1.4滤料分类二、设计资料和依据.2.2净化工艺流程的确定2.3技术水平的确定2.4袋式除尘器相关设计依据三、系统设计部分3.1袋

8、式除尘器选型3.2滤料的选择3.3袋式除尘器设计计算3.3.1基础数据3.3.2过滤面积、滤袋数目的确定3.3.3除尘室的尺寸：3.3.4灰斗的计算3.3.5滤袋清灰时间的确定3.3.6辅助结构计算3.4除尘器的保温和防腐3.5安装、调试、运行、维护和检修3.5.1除尘器的分室3.5.2除尘器的定期检测3.5.3滤袋的更换3.5.4优化清灰频率3.5.5除尘器启动的控制3.5.6运行过程中的条件控制四、除尘系统其它设施设计4.1烟囱的设计4.1.1设计的一般规定4.1.2烟气释放热计算4.1.3烟囱几何高度4.1.4烟气抬升高度的计算4.1.5烟囱的有效高度4.1.6烟囱直径的计算4.1.7烟

9、囱草图五、净化系统的配套辅助设施设计5.1管道材料5.2管道阀门5.3机械排灰与除灰5.4管道布置5.5除尘器的阀门六、设备投资估算七、附图一、项目概况在我国绝大多数城市中，粉尘是第一位的污染物，而燃煤电厂的粉尘排放又占各个行业粉 尘排放的首位，针对这题问题，我国最先应用的是静电除尘器，但静电除尘器的处理效果与 日益严格的环保要求相比，仍存在着较大的差距。近十年来，袋式除尘器技术的发展很快， 尤其是大型脉冲除尘器，加上新的滤料和新的脉冲阀的问世，使袋式除尘器工况的稳定性 和设备的可靠性有了充分的保证，更广泛的被用与发电行业。袋式除尘器也称为过滤式除尘器，凡是利用织物或非织造布制作的袋状过滤原件

10、，用来捕 集含尘气体中的固体颗粒的设备，均可称为袋式除尘器。袋式除尘器一般由箱体、滤袋、 滤袋架、清灰机构、灰斗、放灰阀等部件构成。1.1袋式除尘器工作原理含尘烟气由进风口进入袋式除尘器，烟尘颗粒被机械地收集在滤袋上，过滤可发生在滤袋 的纤维上，也可发生在附着在滤袋表层的灰层上，经滤袋及表层灰层过滤后的清洁烟气经 排风口排入大气。滤袋表层的灰可通过不同的清灰方式进行清除。1.2袋式除尘器的基本特点 除尘效率高， 一般在99 %以上，其出口烟气浓度可以达到50mgm3以下，甚至达到 10mgm3(2) 处理气体量范围大，可处理高浓度的含尘气体；(3) 结构比较简单，操作维护方便；(4) 在同样除

11、尘效率下，其造价和运行费用低于电除尘器;(5) 对粉尘特性不敏感，不受粉尘比电阻的影响。1.3袋式除尘器分类(1) 按滤袋形状分，有圆袋式除尘器、扁袋式除尘器及其他袋式除尘器;(2) 按过滤方式分，有外滤式袋式除尘器和内滤式袋式除尘器；(3) 按进风方式分，有上进气式除尘器和下进气式除尘器；(4) 按风机的位置分，有吸入式除尘器和压入式除尘器；(5) 按除尘器的清灰方式分，有机械振动类清灰的除尘器和脉冲清灰袋式除尘器。1.4滤料分类滤料材质的发展已逐步向“使用温度高、吸湿率低、耐腐蚀等方面发展，滤料织物结构由 二维结构发展成三维交错随机排列针刺。一般的滤料主要是天然滤料、合成纤维和无机纤 维，

12、下表是某电厂对袋式除尘器滤料的试验结果。表1新南威尔斯州电厂袋式除尘器滤料试验结果共聚丙烯聚合丙烯聚亚苯基滤料类型聚酯酸酸硫j玻璃商业名DaCrOnOrlO nDralo n TRytonHyglaSS最大持续烟温度(C)130120130190260防酸性一般好很好极好极好耐磨性极好好好极好差相对费用11.31.54.57耐酸性烟气温度差高不宜使用效果电力公司经验寿命短用广泛使用好咼温烟气、设计资料和依据标准状态下袋式除尘器烟气排放浓度50mgm3;除尘效率99%漏风率 2%额定蒸发量为75th,煤的成分见表6-13.收到基地位发热量为20350KJKg°煤的组成成分单位%CHON

13、SAW52.573.257.891.010.8326.817.64相关数据处理:%Kg/kg煤摩尔数(mol)需氧量(mol)烟气量(mol)C52.57525.743.843.843.8H3.2532.516.258.1316.25O7.8978.92.47-2.47N1.0110.10.360.013S0.838.30.260.268.3H2O7.6476.44.2404.24(1) 理论需氧量：43.8+8.13 2.47+0.26 =49.72( mol/Kg 煤)(2) 理论空气量：49.72(3.78+1) =237.66(mol/Kg 煤)(3) 理论烟气量：43.8+16.25

14、+8.3+4.24+49.723.78=260.53(mol/Kg 煤)(4) 实际烟气量：(取空气过剩系数=1.2 )260.53+0.2 237.66=308.062 ( mol/Kg 煤)(5) 标准状况下的实际烟气量：22 43QS 308.062=6.09 ( m3kg )1000(6) 标准状况下烟气含尘浓度：15 6.9 7.64%3、C= 1146(mgm3)1000 6.9(7) SO2浓度：最大烟气量185900m3h;烟气最高温度150C ,;烟气最大含尘量15g/ m3;烟气露点温度100C ;烟气压力约3000PCb灰尘的成分、粒径分布分别见表灰尘成分单位%SiO2A

15、l2O3Fe2O3MgOCaOK2ONa2OP2O5TiO2SO349.7141.272.920.593.350.180.080.241.120.54粉尘粒径分布灰尘粒度/um<55-1010-2020-3030-4747-606-74>74分布/%6.413.922.915.316.46.45.313.4年平均大气压力101.27kPa ;最低温度平均值1.9 C；最高温度平均值36.3 C；冬季室外风速平均值2.4ms;夏季室外风速平均值1.8ms;海拔高度6.6m。2.2净化工艺流程的确定2.3技术水平的确定设计的除尘器应符合我国机械行业标准要求除尘器的主要性能见下表表2脉冲

16、喷吹类袋式除尘器主要性能表3除尘器的钢材耗量表4除尘器主要材料选用表2.4袋式除尘器相关设计依据火电厂大气污染排放标准（GB13223-2003 ；锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001 ；火电厂烟气排放连续监测技术规范（HJ/T75-2001）;袋式除尘器性能测试方法（GB12138-89袋式除尘器用滤袋框架技术条件（JB/T 5917-2006）袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件（GB12625-2007脉冲喷出类袋式除尘器技术条件（JB/T 8532-1997）袋式除尘器安装技术要求及验收规范（JB/T 8471-1996）三、系统设计部分3.1袋式除尘器选型（1）必须满足排放标准规

17、定的排放要求；（2）粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能的影响；（3）气体含尘浓度的大小；（4）烟气温度和其它物理化学性质对除尘器的影响和要求；（5）粉尘的收集问题；（6）除尘器的设置位置、可利用空间等因素。本设计选用的除尘器形式是逆喷式（分室）脉冲除尘器（与其它除尘器结构性能对比见附 表）。脉冲袋式除尘器是一种周期性地向滤袋外喷吹压缩空气来达到清除滤袋上积尘的袋式除尘 器，主要优点为：处理风量大、除尘效率高 选择的具体分析说明:（1）本设计要求的除尘效率99%,由粒径分布表可知，93.6%的灰尘粒径大于5 m ,则除 尘效率可满足要求。（2）袋式除尘器的理想含尘浓度为 0.210gm3 ,本设计参

18、数中计算得烟气含尘浓度为 1.146 gm3 ,适合用袋式除尘器。（3）设计的电厂排出烟气的粉尘种类主要为飞灰（煤）、炭黑、还有少量的氧化铁及微量 的氧化铅等，查表-袋式除尘器的使用情况（大气污染控制工程第二版）知，这几种组 成成分确认下来的进气方式为逆气流。（4） 大型高气布比的脉冲袋式除尘器比反吹风等低气布比的袋式除尘器高1.52倍，这样 不仅减少了过滤面积，还减少了除尘设备的占地面积和设备费用。（5）脉冲清灰袋式除尘器由于其脉冲喷吹强度和频率可进行调节，清灰时气流速度较快， 清灰效果好。（6）一般袋式除尘器采用分室结构，并在设计中留有裕量，使除尘器可以轮换检修而不影 响锅炉的运行。采用分

19、室结构的另一原因是锅炉的烟气量一般较大，不注意气流的分布往 往会使气流分布不均，阻力上升快，清灰频率高，滤料容易破坏。常用的脉冲袋式除尘器型式有四种，按照脉冲喷吹方向与过滤气流的方向不同，脉冲袋式 除尘器可分为逆喷式（MC型）、顺喷式（LSB型）和对喷式（LDB型）三种，MC型中QM（为 气动、DMC电动；按照滤袋形式的不同，又有扁带脉冲除尘器（BMC型）。3.2滤料的选择本设计选用的滤料为厚的针刺毡。选择的具体分析说明：（1）针刺毡的成分及特性针刺毡纤维主要成分为聚酯或诺梅克斯，具有长期耐高温、吸水率高、耐碱性和耐酸性都 较好、强度高、造价低等特点，应用该种滤料能明显提高除尘效率。（2）针刺

20、毡与其它滤料的比较滤料织物结构由二维结构的织布发展成三维交错随机排列针刺。这种三维结构无直通孔隙、 透气性高、容尘量大、过滤效率大大提高。以涤纶针刺毡与 729滤布（涤纶短纤维）相比，（见附表）可以看出：针刺毡的过滤性能明显优于 729,在相同的使用条件下，其过滤风速 可以提高一倍，即同等过滤面积，可以处理更多的废气量，滤料的寿命也更长。(3) 可达到的除尘效率对于脉冲式除尘器，当使用工业涤纶208制作滤袋时，效率可达99.6%,当使用厚度为152 的工业毛毡制作滤袋时，效率可达 99.9%,满足效率的设计要求。(4) 袋式除尘器清灰的设计清灰方式为脉冲喷吹清灰，毡制的滤袋常采用脉冲喷吹清灰，

21、相应滤袋为上部开口下部封 闭的滤袋，含尘气体通过滤袋时粉尘被阻留于滤袋外表面上，利用压缩空气反吹，压缩空 气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，积附在滤袋上的颗粒层脱落。脉冲清灰袋式除尘器处 理风量大、除尘效率高，由于其脉冲喷吹强度和频率可进行调节，清灰时气流速度较快， 清灰效果好其清灰机构没有运动部件，滤袋不受机械力作用，损伤较小，滤袋使用期长。3.3袋式除尘器设计计算3.3.1基础数据 含尘气流的温度T=150C ,进气流量Q=185900nh,含尘浓度 =15gm3, 参考大气污染控制工程，逆气流反吹清灰的过滤气速Vf =0.52.0 m/min；选取Vf =1.0m/mi n。 参考大气污染

22、控制工程，袋式除尘器的压力损失PPfPP ,通过清洁滤袋的压力损失Pf 一般为100130Pa,当压力损失 P接近1000Pa时一般需要对滤袋进行清灰。此处选取 Pf为120 Pa。 参考除尘设备，锅炉烟气中颗粒的比阻系数 Rp =1.50 min(g m) 参看环境工程设计手册，石灰的堆积密度 P=4695Kg/m3含尘气流达到国家标准的排放浓度标=50mgm3 参看袋式除尘器的设计与应用，相邻两滤袋安装的中心距为210250mm滤袋与花板 边界距离为200mm单元间隔大于相邻两滤袋的间隔。 物理学结论，将物体置于倾斜角大于45°的倾斜板上，物体将向下滑动，故当灰斗倾斜角大于45&

23、#176;时，灰粒可自行落下。 含尘气体进气流速Vi为30m/s,净气出口流速Vo为1015ms。3.3.2过滤面积、滤袋数目的确定处理烟气量Q 185900m3h清灰方式：逆气流脉冲清灰 过滤速度取 V 1.0m / min滤料：针刺毡滤料参考大气污染控制工程，袋式除尘器的过滤面积A=60vf189500060 1.03100m2滤袋尺寸直径 130mm 长度I 700Omm滤袋数量n哈 齐黑 1088个（取1140个）分为4个除尘室，每个除尘室内安装285条滤袋每个除尘室内滤袋的布置:矩形布置横向：15个滤袋纵向：19个滤袋相邻滤袋间隔50 mm3.3.3除尘室的尺寸:长度 L=15 0.

24、13 14 0.05 2.65m,L=3m宽度 D 19 0.13 18 0.05 3.37m取 D 3.5m3.3.4灰斗的计算积灰堆积速度：q = q-P18590015469599%30.588m Z h灰斗尺寸设计:进灰口和出灰口均为正方形进灰口边长4m ,出灰口边长为a。0.5 m灰斗壁面与出灰口水平夹角为 60°灰斗高度 h34 0.5 3.03 3.10m2积灰高度h取1.5m,估算积灰体积：htan 601 2a03°ta n6021.5tan 6011.50.52 %602=1.46m3V=232V 2 1.465 h ,故可知每5小时排灰斗排灰一次。排灰

25、时间t排q 0.5883.3.5滤袋清灰时间的确定袋式除尘器的压力损失：PPfPP（孤）式中Pf 通过清洁滤袋的压力损失，Pa;PP 通过颗粒层的压力损失，PaO参考除尘设备：PP = RPVf2 t式中RP 颗粒比阻力系数，min（g m）Vf 过滤风速，m/min含尘浓度，g/m3t 清灰时间，min设P达到100QPa时清灰一次，将已知数据代入（探）式：21000 = 120 + 1.50× 1.0 × 15× t解得：t = 39min = 0.65h故滤袋运行0.65h清灰一次。3.3.6辅助结构计算=1.3m便于进气管与灰斗连接，采用方形断面管，断面边

26、长：L1=j J 185900 3600 ViV 3600 30净气出流速度Vo取10ms,出口管道选正方形截面管道，截面边长：IQ185900CCL1=,1=2.2m.3600Vi 3600 10相关参数列表如下:项目内容除尘器形式分室反吹袋式除尘器清灰方式逆气流反吹清灰清灰制度二状态清灰滤袋过滤风速1.0 m/min过滤面积23100m滤袋尺寸长 L=7000mm,直径 d=130mm.滤袋总数1140 条清灰时间0.65h灰斗排灰体积1.46m3积灰咼度1500mm排灰时间5h灰斗高度3.10m进气口气流速度30ms边长1.3m出气口气流速度10ms边长2.2m3.4除尘器的保温和防腐除

27、尘器运行时，应保持除尘器内温度高于露点，一般应大于140C 150C ,对壳体采取保温措施。在启动和停炉时，为防止除尘器内产生水分冷凝，可用加热器使内部任何时间都高 于露点，或启动前预热除尘器，也可以在停炉前停止清灰，在滤袋上形成灰尘层，以便在 下次启动时保护滤袋。3.5安装、调试、运行、维护和检修(1) 除尘器的分室滤袋设计与拟收集的烟尘见会相互作用，同样的滤料由于设计的微小差异可对压力降和电 厂的排尘浓度产生明显影响。用于电厂的袋式除尘器通常被分为多个单元室，这样滤袋可 在线关闭、维修或更换。(2) 除尘器的定期检测袋式除尘器需定期检测，及时更换或关闭破袋。即使一个破袋都可能导致排灰浓度迅

28、速升 高，气流在通过一个小破洞时会导致该滤袋以及周围邻近的滤袋快速破坏，造成很大的损 失。检测滤袋的方法有多种，比如向袋式除尘器的入口喷入荧光粉，用能使荧光粉发光的 紫外灯来检测定位破袋。对于脉冲型袋式除尘器的滤袋检漏，是从过滤后的清洁烟气导管 中进行的。（3）滤袋的更换滤袋的更换有两种方法，即同时更换同一个袋式除尘器中的所有滤袋或者根据要求更换某 一单元室。所有滤袋更换时，则运行最坏的单元室控制了整个滤袋的寿命，因此会损失部 分滤袋的寿命，但由于全部是新的滤袋，除尘器的启动运行易于控制，气流过大时滤袋损 坏的机会要小。如果滤袋在线更换，必须仔细的限制气流，直到滤袋已经充分调节好。（4）优化清

29、灰频率袋式除尘器的运行过程设计对袋式除尘器的运行效果也会产生严重的影响，清灰过于频繁 会导致较高的烟尘排放浓度，并会明显缩短滤袋寿命，因此需要在清灰频率和压力降之间 进行优化。（5）除尘器启动的控制滤袋面对高速气流时运行易损坏，这经常发生在刚刚安装好的新滤袋上，因此必须对新安 装或刚更换的滤袋启动进行仔细的控制。（6）运行过程中的条件控制清灰效果与进入袋内的清灰能量及附着在袋上灰层的强度有关，运行过程中的某些偏差可 能会导致灰层强度的增加。如低温运行可能导致灰层上的酸冷凝，锅炉管道的泄漏可导致 烟尘带水造成灰层硬化，燃油时操作不当可导致烟尘带油等。四、除尘系统其它设施设计4.1烟囱的设计（1）

30、设计的一般规定净化系统的烟囱一般应高出周围建筑物 3m烟囱的高度及拍气速度和温度要有利于气体高空扩散稀释，烟囱的顶部一般不设风帽，为防止雨水进入，可设置偏心弯头或排水口。设计烟囱时应根据使用条件，烟囱高度，地质条件，地震烈度，材料供应和施工条件等因素 以确定砖筒壁或钢筋混泥土筒壁。 这里我们选用砖筒壁。当烟气温度小于等于150C时采用 空气隔热层（2）烟气释放热计算TT150 18QH 0.35PaQ- 0.35 10127 51.664013kwTS150 273式中：QH 烟气热释放率，kw；Pa 大气压力，取邻近气象站年平均值;QV实际排烟量，m'.sTS 烟囱出口处的烟气温度，

31、413KTa 环境大气温度，K；烟囱几何咼度烟囱几何高度取80m(4)烟气抬升高度的计算由于 QH 64013 2100kw且TS-Ta 1482 35K所以烟气抬升高度计算按U 表示烟囱出口处风速 m,s地表状况农村或城市远郊区0.3320.60.4城区及近郊区0.2920.60.4Hn°QH1HSl2u10.332 6401.3°6 80°4 4.5 80.8m(5)烟囱的有效高度(6)烟囱直径的计算设烟气在烟囱内的流速为v=16ms ,则烟囱平均截面积为：则烟囱的平均直径 D为D=J 4 a =2.0m取烟囱直径为DN2000mm.校核流速V得：烟囱草图如下(8)烟囱设计的几个基本构造爬梯 烟囱外部的爬梯，在施工期间可作为施工人员的辅助通道，烟囱建成后作为修理烟囱，检查和修理信号灯和避雷针之用信号灯平台和标志色保证飞机夜间航行的安全避雷针防止雷击五、净化系统的配套辅助